本發(fā)明涉及一種海相頁巖氣井高性能水基鉆井液及其制備方法與應(yīng)用，屬于油氣田勘探開中的鉆井生產(chǎn)。

背景技術(shù)：

1、目前，頁巖氣勘探開發(fā)整體處于工業(yè)起步階段。長期以來，鄂爾多斯盆地西部下古生界勘探以常規(guī)天然氣為主，烏拉力克組一直被看作主要的烴源巖層，下伏的克里摩里組發(fā)育多類型碳酸鹽巖儲(chǔ)層，作為主力勘探目的層，雖已有多口井獲得低產(chǎn)氣流，但一直未獲大的突破。在儲(chǔ)層烏拉力克組鉆探過程中，由于鄂爾多斯盆地奧陶系西緣海相頁巖沖斷帶存在大量的裂縫、微裂縫、應(yīng)力高、傾角大、埋藏較深、勘探開發(fā)難度非常大。在海相頁巖氣水平井烏拉力克組開發(fā)過程中，現(xiàn)用鉆井液體系存在防塌封堵性能不強(qiáng)、堵漏效果差(堵漏劑在裂縫中的滯留性不強(qiáng))、抗溫性能弱等技術(shù)問題。面對(duì)后期區(qū)域大規(guī)模開發(fā)需求，針對(duì)現(xiàn)有鉆井液體系進(jìn)行升級(jí)改造，研制適合烏拉力克組地質(zhì)特征的鉆井液體系非常必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種海相頁巖氣井高性能水基鉆井液及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供的水基鉆井液適合海相頁巖地質(zhì)特征，具有良好的防塌防漏效果。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種海相頁巖氣井高性能水基鉆井液，以重量百分比計(jì)，其包括以下組分：堿度調(diào)節(jié)劑0.2～0.3％，提粘劑0.3～0.5％，聚合物降失水劑0.2～0.5％，微納米降濾失劑0.5～0.7％，無滲透降濾失劑1.0～2.0％，提切劑0.3～0.5％，第一防塌劑3.0～5.0％，第二防塌劑5.0～7.0％，第一封堵劑1.0～2.0％，第二封堵劑0.5～1.0％，第三封堵劑0.5～1.0％，填充封堵劑1.0～2.0％，潤滑劑1.0～3.0％，液相加重劑0～5.0％，固相加重劑適量以及水余量；

3、其中，所述第一封堵劑包括微交聯(lián)改性丁苯膠乳；

4、所述第二封堵劑包括改性石蠟乳液；

5、所述第三封堵劑包括彈性石墨；

6、所述填充封堵劑包括超細(xì)碳酸鈣。

7、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述堿度調(diào)節(jié)劑包括氫氧化鈉(naoh)。

8、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述提粘劑包括高粘聚陰離子纖維素(pac-hv)

9、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述聚合物降失水劑包括低粘聚陰離子纖維素(pac-lv)

10、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述微納米降濾失劑包括改性二氧化硅微納米乳液，更優(yōu)選包括降濾失劑g352(生產(chǎn)廠家是中國石油川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院)。g352是以納米二氧化硅、有機(jī)乳液等作為原料制備的鉆井液用抗高溫微納米乳液降濾失劑。

11、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述無滲透降濾失劑包括復(fù)合丙烯基共聚物，更優(yōu)選包括降濾失劑g362(生產(chǎn)廠家是中國石油川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院)。g362是以丙烯酸和丙烯酰胺為主料，植物纖維為輔料，經(jīng)聚合、復(fù)配等步驟而制備的鉆井液用封堵型降濾失劑。

12、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述提切劑包括黃原膠，更優(yōu)選包括黃原膠tzt-2。

13、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述第一防塌劑包括磺化酚醛樹脂，更優(yōu)選包括磺化酚醛樹脂smp-2。

14、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述第二防塌劑包括改性瀝青粉，更優(yōu)選包括改性瀝青粉ft-401。

15、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述第一封堵劑包括微交聯(lián)改性丁苯膠乳g308(生產(chǎn)廠家是中國石油川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院)。g308是以苯乙烯和丁二烯為原料，經(jīng)聚合反應(yīng)而制備的鉆井液用封堵劑。

16、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述第二封堵劑包括改性石蠟乳液g325(生產(chǎn)廠家是中國石油川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院)。g325是以改性石蠟為主料，以復(fù)合性表面活性劑為輔料，經(jīng)乳化反應(yīng)而制備的鉆井液用屏蔽暫堵劑。

17、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述第三封堵劑包括彈性石墨g338(生產(chǎn)廠家是中國石油川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院)。g338是以鱗片石墨為原料，經(jīng)熱處理及硝化改性而制備的鉆井液用封堵劑。

18、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，優(yōu)選地，以重量百分比計(jì)，所述海相頁巖氣井高性能水基鉆井液進(jìn)一步包括以下組分：第四封堵劑1～2％，所述第四封堵劑包括改性聚酯。更優(yōu)選地，所述第四封堵劑包括改性聚酯g314(生產(chǎn)廠家是中國石油川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院)。g314是以聚合酯為主要原料經(jīng)改性而制備的鉆井液用封堵劑。

19、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述填充封堵劑包括超細(xì)碳酸鈣的粒徑為1250目，更優(yōu)選包括超細(xì)碳酸鈣asp-1250(生產(chǎn)廠家是長慶化工集團(tuán))。

20、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述潤滑劑包括聚合醇，更優(yōu)選包括聚合醇xcs-3。

21、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述液相加重劑包括甲酸鈉(nacooh)。

22、在上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液中，優(yōu)選地，所述固相加重劑包括重晶石(baso4)。所述固相加重劑的含量可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)使用需要和鉆井液的密度進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明不對(duì)其進(jìn)行特殊限定。

23、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，優(yōu)選地，所述海相頁巖氣井高性能水基鉆井液的密度為1.35～1.65g/cm3。

24、本發(fā)明第二方面提供了一種上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液的制備方法，其包括以下步驟：

25、(1)將水與堿度調(diào)節(jié)劑、提粘劑、聚合物降失水劑、提切劑、第一防塌劑以及第二防塌劑攪拌混合均勻；

26、(2)選擇性地加入液相加重劑，并加入第一封堵劑、第二封堵劑、第三封堵劑、微納米降濾失劑以及無滲透降濾失劑，攪拌混合均勻；

27、(3)加入填充封堵劑、潤滑劑以及固相加重劑，并攪拌混合均勻，得到所述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液。

28、在上述的制備方法中，優(yōu)選地，步驟(2)進(jìn)一步包括加入第四封堵劑。

29、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，優(yōu)選地，上述制備方法包括以下步驟：

30、s1：在配漿罐內(nèi)加入適量清水；

31、s2：按照比例，將堿度調(diào)節(jié)劑、提粘劑、聚合物降失水劑、提切劑、第一防塌劑以及第二防塌劑在混漿泵的作用下加入到配漿罐的清水中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉⑷芙猓?/p>

32、s3：按照比例選擇性地加入液相加重劑，并加入第一封堵劑、第二封堵劑、第三封堵劑、選擇性的第四封堵劑、微納米降濾失劑以及無滲透降濾失劑，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉⑷芙猓?/p>

33、s4：按照比例加入填充封堵劑、潤滑劑以及按照密度要求加入固相加重劑，攪拌混合均勻，得到所述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液。

34、本發(fā)明第三方面提供了上述的海相頁巖氣井高性能水基鉆井液在西緣海相頁巖氣水平井鉆井作業(yè)中的應(yīng)用。

35、在儲(chǔ)層烏拉力克組鉆探過程中，由于鄂爾多斯盆地奧陶系西緣海相頁巖沖斷帶存在大量的裂縫、微裂縫、應(yīng)力高、傾角大、埋藏較深、勘探開發(fā)難度非常大。本發(fā)明針對(duì)西緣海相烏拉力克組儲(chǔ)層研制了防塌防漏的高性能水基鉆井液，解決了西緣海相頁巖氣水平井烏拉力克組鉆井過程中出現(xiàn)的井塌、井漏、高溫降解、大量使用惰性堵漏材料使鉆井液增稠、封堵材料在微裂縫中滯留性不強(qiáng)及長水平段因井漏引發(fā)坍塌等復(fù)雜問題。本發(fā)明提供的鉆井液適合西緣海相頁巖氣烏拉力克組長水平段碳質(zhì)泥頁巖、碳酸鹽巖等復(fù)雜地層安全鉆井作業(yè)，可以減少鉆井過程中的復(fù)雜時(shí)效，保證安全快速鉆進(jìn)，提高生產(chǎn)時(shí)效，降低鉆井成本，為西緣海相頁巖氣水平井安全鉆進(jìn)提供技術(shù)支撐。

36、本發(fā)明的鉆井液在封堵劑的選擇方面，摒棄了以往的“井壁失穩(wěn)-提高密度-短暫穩(wěn)定-加劇濾液侵入-坍塌惡化”的封堵理念，而是應(yīng)用納米微納米封堵材料，以“剛性顆粒(asp-1250)暫堵+彈性顆粒(g338)&變形顆粒(g325)填充+納米粘性材料(g308)護(hù)壁”層層推進(jìn)式理論，提高了封堵層抗剪切強(qiáng)度及封堵劑的滯留性能，可以穩(wěn)固井壁。具體地，微交聯(lián)改性丁苯膠乳g308為一種微納米封堵劑，可在近井壁地帶形成粘附性極強(qiáng)的封堵膜層，起到穩(wěn)固井壁的作用。改性石蠟乳液g325遇高溫軟化，變形后可以進(jìn)入到不同尺寸的微孔、微裂縫中起到封堵作用。彈性石墨g338為一種可回彈封堵劑，具有提高鉆井液潤滑性、降低濾失量、進(jìn)入裂縫微裂縫可變形回彈等優(yōu)點(diǎn)，起到封堵防塌作用。此外，本發(fā)明的鉆井液中還選擇了特定的防塌劑、降失水劑、提粘劑、提切劑、潤滑劑、加重劑等組分，與本技術(shù)的封堵劑之間產(chǎn)生協(xié)同作用，使本發(fā)明的鉆井液具有優(yōu)良的攜砂性能、抗高溫性能及優(yōu)異的防塌封堵性能。舉例而言，本發(fā)明采用的微納米降濾失劑g352具有良好的抗溫性，且抗污染性能強(qiáng)，同時(shí)具有一定的降濾失作用。無滲透降濾失劑g362在面對(duì)裂縫微裂縫有很好的封堵效果，后期酸化壓裂時(shí)能輕易降解，不會(huì)傷害儲(chǔ)層。另外，本發(fā)明提供的鉆井液因固相含量少而流變性能優(yōu)異，潤滑性能良好，形成的泥餅薄而韌。

37、因此，本發(fā)明提供的高性能水基鉆井液是一種無土相、抗高溫、防塌、封堵的鉆井液，其適用于長慶油田西緣海相頁巖氣水平井水平段鉆進(jìn)施工，特別是長水平段含碳質(zhì)泥巖、泥巖復(fù)雜地層鉆進(jìn)。本發(fā)明的鉆井液對(duì)西緣海相頁巖氣水平井段的防塌防漏井壁穩(wěn)定起到很好的作用，該鉆井液的性能穩(wěn)定，易于調(diào)節(jié)，密度相對(duì)較低，流變性能好，具有優(yōu)良的攜砂性能、抗高溫性能及優(yōu)異的防塌封堵性能，能有效保護(hù)儲(chǔ)層，能滿足長水平段鉆進(jìn)的需要，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，值得推廣應(yīng)用。

38、本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有以下有益效果：

39、1)本發(fā)明的鉆井液抗溫性能優(yōu)良。在高溫、高壓等地質(zhì)環(huán)境下，常規(guī)鉆井液處理劑容易發(fā)生高溫降解，直接的影響就是濾失量增大、粘度降低以及高溫固化等。而本發(fā)明的鉆井液由于各組分之間的協(xié)同作用，尤其是特定封堵劑和降濾失劑的組合，使得鉆井液具有良好的抗高溫性，抗高溫可達(dá)170℃以上。

40、2)本發(fā)明的封堵理念較現(xiàn)有技術(shù)存在較大改變。本發(fā)明摒棄了以往的“井壁失穩(wěn)-提高密度-短暫穩(wěn)定-加劇濾液侵入-坍塌惡化”的封堵理念，而是應(yīng)用納米微納米封堵材料，以“剛性顆粒暫堵+彈性顆粒&變形顆粒填充+納米粘性材料護(hù)壁”層層推進(jìn)式理論，提高了封堵層抗剪切強(qiáng)度及封堵劑的滯留性能，可以穩(wěn)固井壁。

41、3)本發(fā)明的鉆井液的針對(duì)性更強(qiáng)，對(duì)于西緣海相頁巖氣井不同尺寸裂縫、微裂縫，提出針對(duì)性的封堵理念，并對(duì)鉆井液中的各組分的選擇及含量進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)。

42、綜上，本發(fā)明提供了一種海相頁巖氣井高性能水基鉆井液及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明的鉆井液適用于破碎性地層、易垮塌地層，具有優(yōu)良的攜砂性能、抗高溫性能及優(yōu)異的防塌封堵性能。本發(fā)明的鉆井液的中壓(0.69mpa)濾失量保持在1.2～3.0ml，高溫高壓濾失量在10.0ml以下，抗高溫達(dá)到170℃以上，可在西緣海相頁巖氣水平井中大量應(yīng)用。